Drieëntachtig jaar nadat de cyclotron voor het eerst was gepatenteerd, werpt de wetenschap een frisse blik op de atoomvernietiger als een potentiële producent van de radioactieve isotoop die artsen helpt jaarlijks miljoenen patiënten over de hele wereld te diagnosticeren.
gerelateerde inhoud
- Slechts enkele maanden na zijn ontdekking was de X-Ray in gebruik in oorlog
- Het vreemde verhaal van de Westinghouse Atom Smasher
- Binnenin de technologie die van uw smartphone een persoonlijke arts kan maken
De cyclotron werd op deze dag in 1934 gepatenteerd door Ernest Lawrence, een professor aan de Universiteit van Californië in Berkeley. De natuurkundige nam een Nobelprijs uit 1939 mee naar huis voor zijn uitvinding, waarvan de grootste betekenis in de woorden van het Nobelcomité de 'productie van kunstmatig radioactieve stoffen' was.
"Lawrence's eerste cyclotron, alle 4 inch in diameter, was klein genoeg om in één hand te houden, " schrijft de Science & Technology Review . "Dit kleine apparaat van messing en zegelwas, dat ongeveer $ 25 kostte om te bouwen, versnelde met succes waterstofmoleculaire ionen tot 80.000 volt."
De beoordeling is op van het Lawrence Livermore National Laboratory. Het lab werd genoemd ter ere van de prestigieuze carrière van Lawrence, die zich meestal ontvouwde in de 'Gouden eeuw van de deeltjesfysica' die het werk van Lawrence hielp inluiden.
In dit klimaat hebben experimenten met de cyclotron wetenschappers snel geholpen veel van de radio-isotopen te ontdekken die tegenwoordig in de nucleaire geneeskunde worden gebruikt, waaronder technetium-99, gewoonlijk het "werkpaard van nucleaire geneeskunde" genoemd vanwege het aantal plaatsen waar het wordt gebruikt. Een arts injecteert een kleine hoeveelheid radioactieve isotoop in het lichaam van een patiënt. De isotoop wordt geabsorbeerd door het lichaam van de patiënt en vervolgens opgepikt door scanners die straling detecteren. Op deze manier kan technetium-99 worden gebruikt om in het lichaam van mensen te kijken in procedures van hartstresstests tot botscans. De korte halfwaardetijd (slechts zes uur) betekent dat het snel uit het lichaam verdwijnt.
Maar voor de rest van de twintigste eeuw werden de isotopen die voor het eerst werden geproduceerd met de eenvoudige cyclotron gemaakt in uranium-aangedreven kernreactoren. Dit begon allemaal te veranderen in de late jaren 2000, toen de verouderende reactoren die technetium-99 produceerden technische problemen ondervonden, en de wereldwijde medische levering van een essentieel diagnostisch hulpmiddel werd bedreigd. De manager van een van die reactoren vertelde Richard Van Noorden voor Natuur dat het "het isotoop-equivalent was van een stroomuitval."
Veel ziekenhuizen waren wekenlang zonder technetium-99, schreef Van Noorden. En het was pas de eerste keer. "De crash maakte pijnlijk duidelijk dat de supply chain van medische isotopen gevaarlijk fragiel was en zwaar leunde op ongeveer vier door de overheid gesubsidieerde reactoren gebouwd in de jaren 1950 en 1960, " schreef hij. En nu de enige isotoopproducerende reactor van Noord-Amerika de productie heeft stopgezet, wordt de aanvoer meer dan ooit bedreigd.
Tijdens deze voortdurende crisis stelden sommigen een oplossing voor die terugging naar het begin: de cyclotron. Eén oplossing is ontstaan in Canada, waarvan de Chalk River-reactor een van de belangrijkste mondiale producenten van technetium-99 is. Onderzoekers in het hele land hebben samengewerkt aan proefprojecten met lokale cyclotrons om de medische isotopen te produceren die vroeger centraal in de reactor werden geproduceerd, maar de technologie om de isotopen in voldoende grote hoeveelheden voor de medische gemeenschap te produceren, is nog niet helemaal klaar.
Sommige ziekenhuizen over de hele wereld hebben momenteel medische cyclotrons, maar ze vervullen andere taken in de nucleaire geneeskunde en kunnen geen technetium-99 produceren.
TRIUMF, het laboratorium van de Universiteit van British Columbia, leidt op haar website dat de innovatie in feite een verbetering is ten opzichte van het huidige systeem, omdat het minder afval oplevert. Technetium-99 heeft slechts een halfwaardetijd van zes uur, zoveel ervan wordt "verspild als het vervalt tijdens verzending van verre reactoren naar farmaceutische bedrijven naar ziekenhuizen", luidt de website. Het installeren van lokale cyclotrons om technetium-99 te produceren, vermindert het afval en maakt medische isotopenprocedures minder duur, volgens de website.
Zie hun voorstel als het 100-mijl dieet, alleen voor medische isotopen.
